Bilişsel yük

Bilişsel psikolojide, bilişsel yük, birim zamanda çalışma belleği kaynaklarının ne derecede kullanıldığını ifade eder. Üç tür bilişsel yük bulunur. Asıl bilişsel yük, öğrenenin bir konuyu öğrenirkenki çalışma belleği kullanımı ifade eder. Konu dışı bilişsel yük, bilgi veya görevlerin öğrenene sunulma şeklinin ve öğrenenin bunlarla etkileşimlerini ifade eder. Son olarak etkili bilişsel yük, kalıcı bir bilgi deposu (bir şema) yaratmak için yapılan çalışmayı ifade eder.

Bilişsel yük teorisi, 1980'lerin sonlarında John Sweller tarafından problem çözme çalışmasından geliştirildi. Sweller, öğretim tasarımının öğrenenlerdeki bilişsel yükü azaltmak için kullanılabileceğini savundu. İleri tarihlerde diğer araştırmacılar, bilişsel yükün göstergesi olan algılanan zihinsel çabayı ölçmek için bir yol geliştirdiler. Göreve bağlı gözbebeği tepkisi doğrudan işleyen bellekle ilgili olan bilişsel yükün güvenilir ve hassas bir ölçümüdür. Bilgi uzun süreli bellekte ancak dikkat edildikten ve çalışma belleğinde işlendikten sonra saklanabilir. Ancak çalışma belleği hem kapasite hem de süre açısından son derece sınırlıdır. Bu sınırlamalar, bazı koşullar altında öğrenmeyi engelleyebilir. Ağır bilişsel yükün, görevin tamamlanması üzerinde olumsuz etkileri olabilir ve bilişsel yük deneyiminin herkeste aynı değildir. Örneğin yaşlılar, öğrenciler ve çocuklar farklı ve sıklıkla daha yüksek miktarlarda bilişsel yükle karşılaşırlar.

Bilişsel yük teorisinin temel ilkesi, işleyen belleğin rolüne ve sınırlamalarına daha fazla önem verilirse öğretim tasarımının kalitesinin artacağıdır. Öğrenciler, özellikle cep telefonu kullanımından kaynaklanan artan dikkat dağınıklığı ile, akademik başarıyı azaltabilecek yüksek bilişsel yük yaşamaya daha yatkındır.

Bilişsel yük kuramı
"Bilişsel yük kuramı, entelektüel performansı optimize eden öğrenci etkinliklerini teşvik edecek şekilde bilginin sunumuna yardımcı olmayı amaçlayan yönergeler sağlamak üzere tasarlanmıştır". Sweller'ın teorisi, öğrenim sırasında öğrenme üzerindeki eşzamanlı çalışma belleği yükünün doğal sınırlamalarını vurgulamak için bilgi işleme teorisinin yönlerini kullanır. Şema, öğretim materyallerinin tasarımı için birincil analiz birimi olarak kullanır.

Tarihi
Bilişsel yük teorisinin tarihi, 1950'lerde bilişsel bilimin başlangıcına ve GA Miller'ın çalışmasına kadar uzanır. Klasik makalesinde Miller, işleyen bellek kapasitemizin içsel sınırları olduğunu öne süren belki de ilk kişiydi. Deneysel sonuçları, insanların kısa süreli bellekte genellikle yalnızca yedi artı veya eksi iki birim bilgi tutabildiğini ileri sürdü. Ve 1970'lerin başında, Simon ve Chase insanların kısa süreli bellekte bilgiyi nasıl düzenleyebileceklerini açıklamak için "yığın" terimini ilk kullananlardı. Bellek bileşenlerinin bu gruplaşması, şema inşası olarak da tanımlanmıştır.

1980'lerin sonlarında John Sweller, problem çözme üzerinde çalışırken bilişsel yük teorisini (BYT) geliştirdi. modalite etkisi ; ayrık dikkat etkisi ; çalışılan örnek etkisi ; ve uzmanlığı tersine çevirme etkisi .

Bilişsel yük türleri
Bilişsel yük teorisi, öğretim tasarımcıları için genel bir çerçeve sağlar ve onların bir ortamda veya daha genel olarak çoğu öğretim materyalinde öğrenme koşullarını kontrol etmesine izin vererek öğretim tasarımı için geniş uygulamalar sunar. Spesifik olarak, öğretim tasarımcılarının öğretme sırasında konu dışı bilişsel yükü azaltmasına ve böylece öğrenicinin dikkatini etkili materyallere yeniden odaklamasına ve böylece etlkili bilişsel yükü artırmasına yardımcı olan deneysel temelli yönergeler sağlar. Bu teori üç tür bilişsel yüke ayrılır: asıl bilişsel yük, etkili bilişsel yük ve konu dışı bilişsel yük. Onlara göre, tüm talimatların kendileriyle ilişkili doğal bir zorluğu vardır (örneğin, bir diferansiyel denklemi çözmeye karşı 2 + 2'nin hesaplanması). Bu doğal zorluk bir eğitmen tarafından değiştirilemez. Bununla birlikte, birçok şema bireysel "alt şemalara" bölünebilir ve daha sonra tekrar bir araya getirilmek ve birleşik bir bütün olarak tanımlanmak üzere ayrı ayrı öğretilebilir.

Konu dışı bilişsel yük
Konu dışı bilişsel yük, bilginin öğrenicilere sunulma şekliyle ilişkilidir ve öğretim tasarımcılarının kontrolü altındadır.

Örneğin, bir öğreniciye bir kareyi tanımlamanın iki olası yolu olduğunda, konu dışı bilişsel yükten söz edilebilir. Kare bir şekildir ve şekilsel bir ortam kullanılarak tanımlanmalıdır. Bir eğitmen bir kareyi sözlü olarak da tanımlayabilir, ancak bir öğreniciye bir kare görsel olarak sunulduğunda bunu anlamak çok daha az çaba gerektirir. Bu durumda, görsel ortamın verimliliği tercih edilir ve öğreniciyi gereksiz derecede bilişsel yükün altına sokmaktan kaçınılır.

Chandler ve Sweller, konu dışı bilişsel yük kavramını buldular. Yayımladıkları makale, çalışan bellek yükünü araştırmak için yaptıkları altı deneyin sonuçlarını bildirmek için yazılmıştı. Bu deneylerin çoğu, bölünmüş dikkat etkisini gösteren materyalleri içeriyordu. Araştırmaları sonucunda öğretim materyallerinin formatının ya öğrenmeyi desteklediğini ya da sınırlandırdığını buldular. Performanstaki farklılıkların, öğretim formatının dayattığı bilişsel yükün daha yüksek seviyelerinden kaynaklandığını öne sürdüler. "Konu dışı bilişsel yük", gereksiz bilişsel yük için kullanılan bir terimdir.

Etkili bilişsel yük
Etkili bilişsel yük, şemaların işlenmesi, oluşturulması ve otomasyonudur. İlk olarak 1998 yılında Sweller, Van Merriënboer ve Paas tarafından tanımlanmıştır. Asıl bilişsel yükün genellikle değişmez olduğu düşünülürken (karmaşık materyali bölümlere ayırarak ve sıralayarak karmaşıklığı yönetmek için teknikler uygulanabilse de), öğretim tasarımcıları konu dışı ve etkili yükü manipüle edebilir. Bunu yaparken konu dışı yükü sınırlamaları ve etkili yükü arttırmaları önerilir.

Bu ergonomik yaklaşım, bilişsel yükün nicel bir nörofizyolojik ifadesini oluşturmaya çalışır ve bunu da yaygın araçları kullanarak ölçmeye çalışır (örneğin tansiyon aleti).

Göreve bağlı gözbebeği tepkisi, işleyen bellek üzerindeki bilişsel yükü doğrudan yansıtan bir ölçüm biçimidir. Gözbebeği genişlemesi yüksek bilişsel yük ile ilişkili bulunurken; gözbebeği daralması, düşük bilişsel yük olduğunda ortaya çıkar. bilişsel yükün yaygın olarak kullanılan üç ölçüsünü karşılaştırmış ve bunların konu dışı, asıl ve etkili yüke farklı şekillerde tepki verdiğini bulmuşlardır.

Bilişsel yüke işaret eden göz hareketleri ve gözbebeği tepkileri incelenirken şunlara bakılır:

gözbebeği çapı ortalaması
gözbebeği çapı sapması
bakışın sabitlenme sayısı > 500 milisaniye
göz gezdirme hızı
gözbebeğinin büyüyüp küçülmesi

İşleme kapasitesinde bireysel farklılıklar
Bireylerin işleme kapasitelerinde sistematik olarak farklılık gösterdiğine dair bazı kanıtlar bulunmuştur. Örneğin, acemiler ve uzmanlar arasında işleme kapasitelerinde bireysel farklılıklar vardır. Uzmanlar, görevle ilişkili bilişsel yükü azaltan daha fazla bilgi veya deneyime sahiptir. Acemiler bu deneyime veya bilgiye sahip değildir ve bu nedenle daha ağır bilişsel yüke sahiptir.

Bir diğer teori de yoksulluğun bilişsel yükü artırabileceği yönünde. Eldeki görev veya görevin çözümünde kullanılan süreçler ne olursa olsun, yoksulluk yaşayan insanlar daha yüksek bilişsel yük yaşarlar. Orta ve üst sınıf insanlarda bulunmayan, düşük sosyoekonomik statüye sahip kişilerde bilişsel yüke bir dizi faktör katkıda bulunur.

Bireylerin işlem kapasitesini belirlemek, bireylere verilen talimatların düzenlenmesinde (veya davranışlarını tahmin etmede) son derece yararlı olabilir. Buna göre, bellek yükünü hesaplayarak bireylerin bilişsel süreçleri daha etkili bir şekilde yönetilebilir.

Ağır bilişsel yükün etkileri
Ağır bir bilişsel yük, görevde hata veya bir tür karışıklık yaratır. Stereotipleme, daha ağır bilişsel yük ile sıklığı artan Temel Yükleme Hatasının bir uzantısıdır. Bilişsel yük ve uyarılma kavramları, sosyal kolaylaştırmanın "Aşırı Yük Hipotezi" açıklamasına katkıda bulunur. Bu hipotez, bir izleyicinin varlığında, insanlar karmaşık görevlerde daha kötü performans gösterme eğilimini ifade eder (oysa kolay görevlerde üstün olma eğilimindedirler).

Alt popülasyon çalışmaları
Yaşlılar
Ağır bilişsel yük tehlikesi yaşlı popülasyonda görülmektedir. Yaşlanma, daha yüksek bilişsel yüke sebep olabilecek çalışma belleğinin verimliliğinde düşüşlere neden olabilir. Ağır bilişsel yük ile kütle merkezinin kontrolü arasındaki ilişki, yaşlı popülasyonda büyük ölçüde ilişkilidir. Yaşlı bireylerde bilişsel yük arttıkça kütle merkezindeki salınım artar. Başka bir çalışma, vücut sallanması ve bilişsel işlev arasındaki ilişkiyi ve bunların çoklu görev sırasındaki ilişkilerini inceledi ve dengedeki bozuklukların bilişsel görevdeki performansta düşüşe yol açtığını buldu. Yani ağır bilişsel yük, yaşlılarda dengeyi bozabilir veya tam tersi, artan denge ihtiyacı bilişsel yükü artırabilir.

Üniversite öğrencileri
Sınıfta dizüstü bilgisayarların yaygın olarak kabul görmesiyle birlikte, okullarda artan bilişsel yük mevcut. Facebook ve diğer sosyal medya mecralarının kullanımıyla birlikte, çoklu görevleri yürütmek öğrencilerin sınıftaki performansına zarar veriyor. Çünkü birçok bilişsel kaynak mevcut olduğunda, bir görevden diğerine geçme olasılığı yüksektir ve bu geçiş optimal bir şekilde gerçekleşmez. Örnek olarak bir çalışmada, hem yoğun Facebook kullanıcıları olan öğrenciler hem de onların yanında oturan öğrenciler sınıfta düşük performans gösterdi ve daha düşük not ortalaması ile sonuçlandı.

Çocuklar
İngiliz psikologlar Alan Baddeley ve Graham Hitch, çalışma belleğinin bileşenlerinin 6 yaşında devreye girdiğini öne sürdüler. Ancak, yetişkin ve çocukların bilgi miktarı arasında açık bir fark vardır ve bu farklar işleme verimliliğindeki gelişimsel artışlardan kaynaklanmaktadır. Bu öğeler, çocuklar büyüdükçe bilişsel yükün azaltılmasına yardımcı olur.

Jest, çocukların konuşurken bilişsel yükü azaltmak için kullandıkları bir tekniktir. El hareketi yaparak, diğer görevler için çalışan bellekte yer açabilirler. Ek olarak, olmayan bir nesneyi işaret etmek, onu zihinlerinde canlandırmanın zorluğunu azaltır. Bilişsel yük teorisyenleri, bilişsel yük kuramını somutlaştırılmış biliş araştırmalarından elde edilen içgörülerle daha uyumlu hale getiren güncellemeler talep ettiler. Sonuç olarak, Somut Bilişsel Yük Teorisi, öğrenme ortamlarında etkileşimli materyallerin kullanışlılığını kanıtlamanın bir yolu olarak önerilmiştir. Bu çerçevede, öğrenme sonuçlarını artırmak için somutlaştırılmış bir etkileşim modu için etkileşimli bir özelliğin (daha kolay bilişsel işleme gibi) faydalarının bilişsel maliyetlerini (motor koordinasyon gibi) aşması gerekir.

Sürüş ve pilotajda uygulamalar
Kokpit içindeki ikincil görevlerin artmasıyla birlikte bilişsel yük tahmini hem otomotiv sürücüleri hem de pilotlar için önemli bir sorun haline geldi. Bu problem, uyuşukluk tespiti, dikkat dağınıklığı tespiti vb. çeşitli isimler altında araştırılmıştır. Otomotiv sürücüleri için araştırmacılar, kalp hızı, yüz ifadesi, oküler parametreler ve benzeri gibi çeşitli fizyolojik parametreleri keşfettiler. Havacılıkta, çeşitli fizyolojik parametreler kullanılarak pilotların dikkat ve dikkat dağınıklığının analizine yönelik çok sayıda simülasyon çalışması bulunmaktadır. Askeri hızlı jet pilotları için, araştırmacılar havadan yere dalış saldırılarını araştırarak kardiyak, EEG ve oküler parametreleri kaydeder.

Kaynaklar



Konuyla ilgili yayınlar
Dergi özel sayıları
Bilişsel yük teorisi hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyenler için bu dergileri ve bu dergilerin özel sayılar faydalı olabilir:

Educational Psychologist, vol. 43 (4)
Applied Cognitive Psychology vol. 20(3) (2006)
Applied Cognitive Psychology vol. 21(6) (2007)
ETR&D vol. 53 (2005)
Instructional Science vol. 32(1) (2004)
Educational Psychologist vol. 38(1) (2003)
Learning and Instruction vol. 12 (2002)
Computers in Human Behavior vol. 25 (2) (2009)

Ergonomi standartları için bakınız:

ISO 10075-1:1991 Ergonomic Principles Related to Mental Workload – Part 1: General Terms and Definitions
ISO 10075-2:1996 Ergonomic Principles Related To Mental Workload – Part 2: Design Principles
ISO 10075-3:2004 Ergonomic Principles Related To Mental Workload – Part 3: Principles And Requirements Concerning Methods For Measuring And Assessing Mental Workload
Ergonomics of Human System Interaction